三十載北斗追夢,看今朝領航蒼穹。從1994年北斗系統工程立項至今,幾代北斗人櫛風沐雨、接續奮斗,秉持自主創新、分步建設、漸進發展的理念,走出了一條具有中國特色的衛星導航系統建設之路。中國北斗系統不僅完成了從無到有、從有到優的跨越,還實現了從有源到無源、從區域到全球的飛躍,為服務全球、造福人類貢獻了中國智慧和中國力量。
2024年9月19日9時14分,乳白色的長征三號乙運載火箭從西昌衛星發射中心騰空而起,將兩顆北斗導航衛星送入浩瀚太空。
這是北斗三號全球衛星導航系統的最后兩顆衛星。任務的完滿完成,標志著北斗三號全球衛星導航系統工程正式收官,意味著中國人自主建設的北斗系統進入新的發展階段。
三十載北斗追夢,看今朝領航蒼穹。從1994年北斗系統工程立項至今,幾代北斗人櫛風沐雨、接續奮斗,秉持自主創新、分步建設、漸進發展的理念,走出了一條具有中國特色的衛星導航系統建設之路。中國北斗系統不僅完成了從無到有、從有到優的跨越,還實現了從有源到無源、從區域到全球的飛躍,為服務全球、造福人類貢獻了中國智慧和中國力量。
北斗一號:從無到有、摸索起步
1994年,北斗一號工程啟動,標志著我國的衛星導航事業在摸索中起步。
那時,美國的GPS系統已開始向全球提供服務,俄羅斯的格洛納斯導航系統也已基本建成。
按照空間定位原理,對地球上某一目標點進行定位,至少需要3顆衛星;考慮到時間誤差,精確定位則至少需要4顆衛星。這是GPS和格洛納斯的工作原理和全球組網方案。
如果按這條路徑探索試驗,缺乏技術儲備、工程經驗及經費支持,困難重重,難以順利實現。
因此,北斗團隊決定另辟蹊徑。陳芳允院士提出了“雙星定位”方案:將地心視為一顆虛擬衛星,再發射兩顆地球同步衛星構成星座,可實現對區域內地面目標的快速定位。
這一方案具備最小的星座、最少的投入和最短的周期的優勢,使我國衛星導航系統從無到有變為可能。
之后,北斗工程首任總設計師孫家棟院士,帶領北斗人創造性地提出了“分步走”戰略:先試驗后建設,先國內后周邊,先區域后全球。
2000年,在不到兩個月的時間內,我國相繼發射兩顆北斗導航試驗衛星,北斗一號系統建成。
從那時起,中國人正式擁有屬于自己的衛星導航系統,成為世界上第三個建成衛星導航系統的國家。
北斗二號:自主創新、彎道超車
北斗一號的建成并投入使用,雖然解決了“有”和“沒有”的問題,但與美俄導航系統相比仍有差距。
于是,北斗二號系統的建設被提上日程。
當時,最適合衛星導航的頻率幾乎都被其他國家占用。我國與歐盟聯合推動國際電聯從航空導航頻段中擠出了一小段頻率。
這一小段頻率,雖然只有黃金頻段的1/4,卻足以滿足建設一個全球衛星導航系統最基本的需求。
2000年4月17日,北斗系統和伽利略系統同時成功申報。按照國際電聯規則,必須在7年有效期內成功發射導航衛星。
5年后,首顆伽利略導航衛星成功發射,而北斗導航衛星還在研制之中。那些日子,北斗團隊背水一戰,終于在規定時間內將搭載首顆北斗二號衛星的火箭矗立在發射塔架上。
發射前,衛星上的應答機突現異常。“如果應答機壞了,等于衛星沒有無線電信號;而沒有無線電信號,就拿不到合法的頻率資源,就沒有空間國土的合法地位。”北斗衛星導航系統工程總設計師、中國工程院院士楊長風對這段經歷記憶猶新。
“我們立即歸零,重新打開星箭組合體,拆出應答機,72小時不眠不休排除了故障,最終成功解決了問題。”
2007年4月14日,中國北斗二號成功發射,幾天后太空傳來衛星信號。這一刻,距離頻率申請失效最后期限僅剩4小時。
之后,我國在5年半的時間內先后將16顆北斗二號衛星送入太空,建成北斗二號導航系統并開始提供區域服務。
北斗三號:獨門絕技、服務全球
2009年,北斗三號工程啟動。站在前兩代星座的肩膀之上,中國北斗邁出了更加堅定的步伐——
從首組雙星發射到最后一顆組網星入軌,僅用不到3年的時間,北斗三號全球衛星導航系統星座部署提前半年全面完成,
2020年7月31日,北斗三號全球衛星導航系統正式建成,面向全球用戶提供完整的全天時、全天候、高精度的全球定位導航授時服務。
這份沉甸甸的“成績單”來之不易——
按照傳統的衛星管理方法,要有效控制繞飛地球的衛星,必須依賴遍布全球的地面站。在難以全球布站的情況下,必須建立衛星之間的星間鏈路。
中國北斗,服務全球,必須實現覆蓋全球。
北斗三號系統在全球首次突破了Ka頻段星間鏈路技術,使所有北斗衛星連成一個大網,每顆衛星之間可以進行“通話”與測距,從而大幅提高了衛星定位的精度。
中國北斗,服務全球,必須提供更高的精度。
近幾年的實際應用測試表明,北斗三號系統在全球的定位精度可達4至5米,亞太區域的精度更優。同時,我國已建成北斗地基增強“全國一張網”,可在全國范圍內提供實時米級、亞米級精準定位服務。
原子鐘是導航衛星的“心臟”。北斗三號系統則突破了新型氫原子鐘以及原子鐘的無縫切換技術,顯著提高了導航系統的時頻精度。
中國北斗,服務全球,具有“獨門絕技”。
與其他全球衛星導航系統相比,北斗三號系統擁有自己的“獨門絕技”——短報文服務。其他衛星導航系統用戶只能知道“我在哪”,北斗用戶不但知道“我在哪”,還能告訴別人“我在哪”“在干什么”,開創了通信導航—體化的獨特服務模式。
“5,4,3,2,1,點火!”2024年9月19日,兩顆北斗導航衛星被成功送入太空。由中國科學院微小衛星創新研究院研制的這組衛星,將確保北斗三號系統的精穩運行,并開展下一代北斗系統新技術的試驗與應用。
中國北斗,服務全球,更要服務未來。
“到2035年,我國將建設完善更加廣泛、更加融合、更加智能的綜合時空體系。”楊長風說,在這一目標的引領下,我們將創新并發展更為先進的下—代北斗系統,同時加強不依賴衛星的多種定位導航授時(PNT)技術研究,為推動人類社會發展、構建人類命運其同體,做出新的更大貢獻。